ZASTOSOWANIE METODY NAZIEMNEGO SKANINGU LASEROWEGO …

BIULETYN PAŃSTWOWEGO INSTYTUTU GEOLOGICZNEGO 446: 101–108, 2011 R.

ZASTOSOWANIE METODY NAZIEMNEGO SKANINGU LASEROWEGO DO OCENY GEODYNAMIKI WYBRZEŻA NA PRZYKŁADZIE KLIFU JASTRZĘBIEJ GÓRY

TERRESTRIAL LASER SCANNING APPLICATION FOR COASTAL GEODYNAMICS ASSESSMENT: THE CASE OF JASTRZĘBIA GÓRA CLIFF

REGINA KRAMARSKA1, JERZY FRYDEL1, WOJCIECH JEGLIŃSKI1

Abstrakt. Od 2010 r. w Państwowym Instytucie Geologicznym – Państwowym Instytucie Badawczym jest wdrażana technologia naziemnego skaningu laserowego do monitorowania procesów geodynamicznych zachodzących na klifowych odcinkach polskiego brzegu Bałtyku. Przedstawiono metodę wykonania pomiarów za pomocą impulsowego skanera laserowego Riegl VZ-400 oraz analizę danych na przykładzie klifu Jastrzębiej Góry. Pomiary poszczególnych odcinków klifu, wykonywane od kwietnia 2010 do marca 2011 r., wykazały zróżnicowane tempo erozji. Zachodni segment masywnej zabudowy zbocza uległ odkłuciu od ściany klifu i przesunięciu o prawie 1 m w pionie i około 1,2 m w kierunku morza. Czynne osuwisko w centralnej części badanego odcinka spowodowało cofnięcie brzegu o oko-ło 10 m i ubytek mas ziemnych o ponad 4000 m3. We wschodniej części odcinka, na makroskopowo stabilnym koluwium, stwierdzono przesunięcia drzewostanu o około 1 m. Uzyskane wyniki są początkiem bazy danych morfometrycznych pozyskanych metodą naziemnego skaningu laserowego.

Słowa kluczowe: naziemny skaning laserowy, erozja brzegu, osuwiska, klif Jastrzębiej Góry.

Abstract. Since 2010, the Polish Geological Institute – National Research Institute has implemented the use of Terrestrial Laser Scan-ning (TLS) for geodynamical processes monitoring of backshore parts of the Polish coastal zone. This article describes the methodology of TLS surveying, using Riegl VZ-400 ground-based laser scanner. The analyzed data originates from Jastrzębia Góra cliff. Coastal surveying, launched in April 2010 (ended in March 2011), showed diverse erosion rates. Western part of the Massive Cliff Stabilization System had split from the cliff face and advanced ca. 1.2 m seawards, together with nearly 1 m vertical displacement. An active landslide in the central coast section, caused shore retreat by 10 m and land loss of 4000 m3. In the eastern part, within the macroscopically stable colluvium, a shift of the forest stand of approximately 1 m was detected. The obtained data forms the basis of the morphometric database acquired by TLS.

Key words: terrestrial laser scanning, coastal erosion, landslides, Jastrzębia Góra cliff.

1 Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Geologii Morza, ul. Kościerska 5, 80–328 Gdańsk; [email protected], [email protected], [email protected]

WSTĘP

Długoletnie obserwacje i wyniki badań jednoznacznie wskazują, że obszar lądowy strefy brzegowej południowego Bałtyku podlega niekorzystnym procesom erozji, których skutkiem jest cofanie się linii brzegowej i ubytek obszaru lądowego naszego kraju. W ostatnich latach problem ten

zyskuje na znaczeniu, szczególnie w świetle scenariuszy ocieplania klimatu, czego oczywistym skutkiem będzie dal-sze podniesienie się poziomu oceanu światowego. Z tego powodu w przyszłości możemy się spodziewać nasilenia zjawisk wywołanych abrazją brzegu morskiego oraz wzro-

Regina Kramarska i in.102

stu liczby i skali ruchów masowych ziemi na klifowych od-cinkach brzegu.

Zasadniczo występowanie ruchów masowych kojarzone jest z rejonami górskimi i bywa często bagatelizowane w od-niesieniu do strefy brzegowej Bałtyku. Jednak w obrębie wybrzeży klifowych osuwiska występują licznie, co z kolej wpływa na intensyfi kację tempa erozji brzegu morskiego i stanowi realne zagrożenie dla infrastruktury zlokalizowa-nej na jego zapleczu.

Dotychczasowa metodyka badania dynamiki klifów była oparta na fotogrametrii wykorzystującej tradycyjne pomia-ry geodezyjne oraz naziemne zdjęcia terenu (Kłoda, Subo-towicz, 1981 i in.) lub zdjęcia lotnicze i obrazy satelitarne (m.in. Furmańczyk, 1994). Analiza porównawcza uzyskiwa-nych tą drogą map, planów sytuacyjnych i profi li pozwalała wnioskować o tempie zachodzących zmian.

Obecnie jest upowszechniana teledetekcyjna metoda skaningu laserowego LiDAR (Light Distance And Ranging) umożliwiająca analizę zmian na podstawie zbiorów współ-rzędnych punktów w przestrzeni trójwymiarowej. W pierw-szej kolejności technologia ta znalazła zastosowanie do wy-konywania zdalnych pomiarów powierzchni terenu z pokła-du jednostek latających (ALS – Airborne Laser Scanning). Obecnie dostępne są również urządzenia naziemne (TLS – Terrestrial Laser Scanning), wykonujące pomiary w sposób stacjonarny, jak i mobilnie.

Od 2010 r. metoda naziemnego skaningu laserowego jest wdrażana w Państwowym Instytucie Geologicznym – Pań-stwowym Instytucie Badawczym do badań procesów geo-dynamicznych zachodzących w obrębie brzegu morskiego. Klif Jastrzębiej Góry jest jednym z rejonów poddanych ob-serwacjom i pomiarom tą metodą.

(fi g. 2). W profi lu zostały rozpoznane trzy różnowiekowe po-ziomy gliny zwałowej, którym towarzyszą iły, piaski i piaski pylaste (Zaleszkiewicz i in., 2000).

Na skanowanym odcinku (133,9–134,55 km) od pozio-mu plaży do wysokości około 10 m występują iły limnogla-cjalne. W części zachodniej osady te zazębiają się z piaska-mi pylastymi spoczywającymi częściowo na glinie zwało-wej. Wyższa część zbocza jest zbudowana z serii gliniastych o miąższości od kilku do około 20 m. Na odcinku od 133,88 do 134,08 km glina tworzy dość jednolitą warstwę. W po-zostałej, zachodniej części klifu w glinie występuje seria piaszczysta o miąższości do 10 m, której towarzyszy cienkie przewarstwienie piasków. Na odcinku masywnej zabudowy piaski spoczywają bezpośrednio na iłach i piaskach pyla-

CHARAKTERYSTYKA OBSZARU BADAŃ

Badaniami został objęty fragment klifu o długości 450 m, położony między 133,90 i 134,55 km wybrzeża (fi g. 1). Wy-sokość skarpy sięga tu prawie 32 m n.p.m. Na całym ba-danym odcinku istnieje opaska brzegowa zbudowana z ga-bionów (kosze z siatki drucianej wypełnione kamieniami). W zachodniej części brzeg dodatkowo jest zabudowany ma-sywną konstrukcją sięgającą korony klifu.

Ten najdalej na północ wysunięty skrawek polskiego lądu jest kształtowany zarówno w wyniku abrazji morskiej, jak również intensywnych procesów osuwiskowych związa-nych ze strukturą geologiczną klifu i z warunkami hydroge-ologicznymi.

Budowa geologiczna klifu z czasu przed zabezpiecze-niem zbocza przed abrazją wykazuje znaczne zróżnicowanie

Fig. 1. Lokalizacja obszaru badań

Location of the investigation area

103Zastosowanie metody naziemnego skaningu laserowego do oceny geodynamiki wybrzeża...

stych. We wschodniej części klifu, poza skanowanym re-jonem, budowę geologiczną zbocza komplikują zaburzenia glacitektoniczne serii gliniastej. Iły występują tu w postaci cienkiej warstwy wśród osadów piaszczystych przykrytych najmłodszą gliną zwałową (fi g. 2).

W zboczu klifu liczne są wysięki wód gruntowych. Zja-wisko to oraz występowanie nieprzepuszczalnej warstwy iłów plastycznych są głównymi naturalnymi czynnikami, które decydują o rozwoju osuwisk.

Klif Jastrzębiej Góry przez wiele lat był poligonem badaw-czym dla oceny procesów litodynamicznych zachodzących na brzegu oraz oceny stateczności zbocza (Subotowicz, 1982). Dane historyczne i wyniki wieloletnich pomiarów świadczą o dużej aktywności klifu, chociaż proces erozji i cofania się brzegu jest zmienny w czasie, szczególnie intensywny pod-czas silnych wezbrań sztormowych. Od 1875 do 1937 r. brzeg między Jastrzębią Górą a Rozewiem cofnął się o 90 m, tj.

w tempie 1,4 m/rok (Majewski i in., 1983). Według Suboto-wicza (1982, 1991, 2000) na odcinku 133,535–134,545 km brzegu średnia szybkość cofania się progu abrazyjnego w la-tach 1971–1975 wynosiła 0,45 m/rok, a ilość zabradowanego materiału była szacowana na około 3 tys. m3/rok. W latach 1977–1990 tempo abrazji zostało określone na 0,9 m/rok, a w okresie 1992–1997 osiągnęło 1,2 m/rok, przy czym w la-tach 1987–1992 było najwyższe i wynosiło 1,6 m/rok.

Niszczenie infrastruktury na koronie klifu oraz zagro-żenie dla domów tam usytuowanych spowodowały podję-cie przez Urząd Morski w Gdyni decyzji o zabezpieczeniu brzegu. W latach 1994–1997 na odcinku około 1 km została zbudowana opaska składająca się z gabionów, a w 2000 r. wzniesiono wysoką masywną konstrukcję dla dodatkowego zabezpieczenia zachodniego odcinka klifu (fi g. 3). Budow-la składa się z czterech stopni zabezpieczonych od strony zewnętrznej blokami gruntu zbrojonego geosiatkami (Wer-

Fig. 3. Masywna zabudowa zachodniego odcinka klifu Jastrzębiej Góry (fot. P. Domaradzki, 2004 r.)

Massive Cliff Stabilization System in Jastrzębia Góra (photo by P. Domaradzki, 2004)

Fig. 2. Obraz geologiczny ściany klifu z czasu przed zabudową masywną konstrukcją chroniącą zbocze (wg Zaleszkiewicza i in., 2000)

Geological picture of the cliff face before installing the Massive Cliff Stabilization System (according to Zaleszkiewicz et al., 2000)


no, 2002; Frankowski i in., 2009). Między obudową skarpy a gruntem rodzimym zastosowano system drenażowy sięga-jący od korony klifu do opaski gabionowej.

Zabezpieczenie brzegu opaską gabionową nie wyelimi-nowało aktywności procesów osuwiskowych, które rozwi-

jają się w bezpośrednim sąsiedztwie masywnej zabudowy klifu, po jej wschodniej stronie. W ostatnim czasie, po około 10 latach eksploatacji, również ta zabudowa brzegu wykazu-je przemieszczenia.

METODYKA

Przedmiotem naziemnego skanowania laserowego był cały odcinek klifu Jastrzębiej Góry zabudowany opaską ga-bionową. Prace były wykonywane z wykorzystaniem impul-sowego skanera laserowego Riegl VZ-400 (fi g. 4), który cha-rakteryzuje się następującymi parametrami technicznymi:

– maksymalna prędkość skanowania: 125 tys. pomiarów na sekundę;

– dokładność wyznaczania kątów: 0,0024°;– dokładność wyznaczania odległości: 3 mm;– maksymalny zasięg skanowania: 500 m (ρ ≥ 80%),

160 m (ρ ≥ 10%), zależny od współczynnika odbicia po-wierzchni;

– minimalna odległość skanowania: 1,5 m.Skaner VZ–400 jest wyposażony w panel kontrolny oraz

zintegrowaną pamięć, które tworzą autonomiczny system sterowania pracą urządzenia i rejestracji danych pomiaro-wych. W skład zestawu wchodzi również skalibrowana ka-mera fotografi czna Nikon D700 służącą do automatycznej rejestracji wysokorozdzielczych zdjęć badanego obiektu.

Orientację bezwzględną urządzenia zapewnia odbior-nik GPS-RTK R8 fi rmy Trimble wykorzystujący w czasie

rzeczywistym poprawki różnicowe systemu ASG-EUPOS. W celu zwiększenia precyzji pomiarów ośrodek obliczenio-wy systemu ASG-EUPOS automatycznie zakłada, blisko miejsca wykonywania pomiarów, 3 wirtualne stacje referen-cyjne (VRS – Virtual Reference Station), w odniesieniu do których przesyłane są poprawki do pracującego urządzenia GPS. Pozwala to osiągnąć dokładność (pionową i poziomą) pomiaru RTK rzędu 1 cm.

Zbieranie danych skaningowych następowało w pięciu oddzielnych etapach. W trzech pierwszych seriach pomia-rowych, wykonanych 30 kwietnia i 30 lipca 2010 r. oraz 18 listopada 2010 r., pozyskano dane z odcinka wybrzeża chronionego wyłącznie opaską gabionową, z wyłączeniem fragmentu zabezpieczonego masywną zabudową. Pierwsze pomiary całkowicie zabudowanej skarpy wykonano 26 li-stopada 2010 r., natomiast 22 marca 2011 r. zeskanowano obszar osuwiska przylegającego od wschodu do budowli hy-drotechnicznej oraz samą budowlę.

Wszystkie badania terenowe przeprowadzono w dwu-osobowych zespołach specjalistów Oddziału Geologii Mo-rza PIG – PIB pod kierunkiem Jerzego Frydla. W doborze

Fig. 4. Skaner laserowy Riegl VZ-400 w trakcie skanowania osuwiska na klifi e Jastrzębiej Góry (fot. J. Frydel)

The Riegl VZ-400 LiDAR during scanning the landslide within the Jastrzębia Góra cliff (photo by J. Frydel)


stanowisk pomiarowych kierowano się uzyskaniem maksy-malnego wynikowego pokrycia terenu, odpowiedniego za-gęszczenia punktów, dostępnością sygnału GPS, jak również bezpieczeństwem osób prowadzących pomiary. Odwzoro-wanie terenu odbywało się przy braku opadów, niewielkich prędkościach wiatru i dodatniej temperaturze. Czas skano-wania z jednej pozycji wynosił przeważnie około 10 min. W zależności od morfologii terenu i stopnia pokrycia ro-ślinnością, kompletny obraz danego obiektu uzyskiwano na podstawie kilkunastu pozycji skanowania.

Do przetworzenia danych pomiarowych wykorzystano dedykowane oprogramowanie RiSCAN PRO fi rmy Riegl,

które w zakresie obróbki chmur punktów umożliwia ich rejestrację, łączenie, klasyfi kację, wizualizację, eksport, po-miary i analizy przestrzenne oraz modelowanie 3D. Precy-zyjne łączenie chmur punktów, bez konieczności stosowania znaczników kontrolnych, było możliwe dzięki zaimplemen-towanej w oprogramowaniu RiSCAN PRO unikatowej me-todzie o nazwie Multi-Station Adjustment. W wyniku mo-delowania sporządzono numeryczne modele terenu (NMT, Digital Surface Models) zbudowane z nieregularnej siatki trójkątów. Operacje na modelach 3D umożliwiły wykonanie analiz różnicowych i obliczenia objętości przemieszczonych mas ziemnych.

WYNIKI POMIARÓW I OBSERWACJI

Analiza geodynamiki klifu, oparta na danych skanowa-nia laserowego, przetworzonych na numeryczne modele te-renu (NMT) i przekroje poprzeczne została przeprowadzona odrębnie dla trzech części badanego klifu: wschodniej ze śladami intensywnych w przeszłości ruchów masowych, środkowej z aktywnym w trakcie badań osuwiskiem oraz zachodniej zabudowanej masywną konstrukcją ochronną. Podejście to zostało podyktowane różną częstotliwością ska-nowania poszczególnych odcinków, opisaną w poprzednim rozdziale.

Dla środkowej części badanego odcinka klifu pozyskano dotychczas największą liczbę danych, umożliwiającą ocenę sezonowych zmian w prawie rocznym okresie.

Osuwisko, będące zasadniczym elementem tej części kli-fu, jest rozwinięte w klasyczny sposób i ma charakterystycz-ne dla tej formy elementy morfologiczne, tj. skarpę główną, skarpy wtórne, koluwium z poprzecznymi szczelinami i nie-

wielkim zbiornikiem wód powierzchniowych, podmokłości oraz dobrze wykształcone czoło. Jęzor osuwiska przekracza opaskę gabionową i sięga w strefę przyboju, podlegając okresowo intensywnej abrazji.

W okresie wiosenno-letnim (maj–lipiec) 2010 r. dyna-mika zmian była niewielka. Profi l skarpy głównej prawie nie zmienił się, widoczne przesunięcia odnoszą się do po-wierzchni koluwium i czoła osuwiska (fi g. 5). Różnicowy model terenu, sporządzony poprzez porównanie morfometrii osuwiska z dwóch cykli pomiarowych, ukazuje zmiany, jakie zaszły we wszystkich punktach obszaru objętego zdjęciem skaningowym (fi g. 6). Położenie powierzchni koluwium zmieniło się w ciągu trzech miesięcy w przedziale od –2 do 2 m, generalnie jednak uległo dość równomiernemu obni-żeniu o około 0,5 m. Wysunięcie jęzora osuwiska na plażę o 8 m dalej w stosunku do pozycji odnotowanej w ostatnim dniu kwietnia spowodowało podniesienie terenu przy czole

Fig. 5. Profi le poprzeczne na podstawie chmur punktów obrazujące rozwój osuwiska w środkowej części klifu od 30.04.2010 do 18.11.2010 r. i 22.03.2011 r.

Cross-sections through the point clouds showing landslide development in the middle part of the cliff from 30.04.2010 to 18.11.2010 and on 22.03.2011


osuwiska o około 2 m w stosunku do pierwotnego poziomu plaży.

Bilans objętości mas ziemnych oszacowany z modelu różnicowego wykazał ubytek materiału na skutek abrazji w ilości 700 m3. Wielkość tę należy uznać za pokaźną, bio-rąc pod uwagę okres obserwacji przypadający na sezon bez większych spiętrzeń sztormowych, kiedy koluwium nie pod-lega szybkiemu usuwaniu przez fale morskie.

Większe zmiany w profi lu osuwiska nastąpiły w kolej-nym okresie, między końcem lipca a 18 listopada (fi g. 5). Nisza osuwiskowa obniżyła się miejscami o ponad 10 m i wyraźnie zarysowała się wtórna skarpa. Koluwium zostało przemieszczone w znacznym stopniu na plażę. Z porównania NMT wynika, że ubytek materiału z obszaru o powierzchni 1,2 ha wyniósł około 3500 m3. Proces cofania się skarpy głównej i pogłębiania niszy osuwiskowej postępował suk-cesywnie w zimowych miesiącach skutkując zmianami mor-fologii koluwium i przesuwaniem czoła w kierunku morza. Erodowana krawędź klifu w ciągu 8 miesięcy (od lipca 2010 do marca 2011 r.) cofnęła się o około 10 m.

Masywna, wielopoziomowa zabudowa klifu na długości około 200 m, chroniąca skutecznie brzeg przez dekadę, od 2010 r. wykazuje odkształcenia skrajnie zachodniej części konstrukcji. Dwukrotne pomiary, wykonane jesienią 2010 i wiosną 2011 r., wykazały odkłuwanie segmentu zabudo-wy od ściany klifu i przesunięcie o około 1,2 m w kierunku morza wraz z osunięciem o prawie 1 m w pionie (fi g. 7). Numeryczne modele terenu, skonstruowane na podstawie skaningu laserowego, nie wykazały różnic świadczących o ruchu pozostałej części budowli.

Wschodnia część badanego odcinka brzegu w okresie badań nie wykazywała widocznych makroskopowo zmian. Koluwium, które powstało w wyniku intensywnych proce-

sów osuwiskowych zachodzących tu w minionych latach, w znacznej części było porośnięte roślinnością, w tym drze-wami, które osunęły się po zboczu wraz z gruntem. Dwu-krotne pomiary, w odstępie nieco ponad półrocznym, nie ujawniły widocznych zmian w głębszych partiach niszy osu-wiskowej i koronie klifu. Jednakże analiza chmury punktów przed odfi ltrowaniem szaty roślinnej wykazała przesunię-cia drzewostanu o prawie 1,3 m (fi g. 8). Wskazuje to jed-noznacznie na przesuwanie koluwium w kierunku morza,

Fig. 6. Model różnicowy klifowego fragmentu nadbrzeża w rejonie Jastrzębiej Góry, obrazujący rozwój osuwiska od 30.04.2010 do 30.07.2010

Differential DTM showing landslide development in Jastrzębia Góra from 30.04.2010 to 18.11.2010

Fig. 7. Profi l poprzeczny zachodniego segmentu masywnej zabudowy klifu na podstawie NMT obrazujący zmiany

od 26.11. 2010 do 22.03.2011 r.

Cross-section of the western segment of the Massive Cliff Stabilization System based on DTM, illustrating the changes

from 26.11.2010 to 22.03.2011


PODSUMOWANIE I UWAGI KOŃCOWE

Technologia skaningu laserowego znajduje zastoso-wanie w wielu dziedzinach nauki i techniki. Szybkie wy-konanie wysokorozdzielczych i precyzyjnych pomiarów geodezyjnych z bezpiecznej odległości ma szczególne zna-czenie w przypadku obiektów potencjalnie zagrażających bezpieczeństwu lub trudno dostępnych. Naziemny skaning laserowy jest z powodzeniem stosowany w badaniach geo-logicznych, zwłaszcza w monitoringu geozagrożeń. Publi-kacje dotyczące wykorzystania tej metody do monitoringu wulkanów, skutków trzęsień ziemi, osiadania terenów kopal-nianych, osuwisk i erozji brzegu pojawiają się od początku bieżącego stulecia (m.in. Rowlands i in., 2003; Bitelli i in., 2004; Siefko, Hack, 2004; Buckley i in., 2008). Od 2000 r. metoda ta jest powszechnie stosowana w monitoringu ak-tywnych osuwisk erodowanego wybrzeża Wielkiej Brytanii, prowadzonym przez brytyjską służbę geologiczną (m.in. Poulton i in., 2006; Hobbs i in., 2010).

Badanie geozagrożeń jest również ustawowym obo-wiązkiem PIG – PIB jako państwowej służby geologicznej, zgodnie z wchodzącą w życie 1 stycznia 2012 r. nową ustawą prawo geologiczne i górnicze, a naziemny skaning laserowy staje się standardową metodą w monitorowaniu erozji brzegu morskiego oraz osuwisk na klifach i w innych rejonach kraju.

Uzyskane wyniki skanowania klifu Jastrzębiej Góry po-zwalają zaklasyfi kować TLS jako użyteczną metodę pomia-rów, pozwalającą na szybkie pozyskiwanie danych o mor-fologii zboczy i bilansie przemieszczanych mas ziemnych. Dzięki precyzji pomiarów jest możliwe wczesne wykrywa-nie nawet niewielkich zmian, co w przypadku ruchów maso-wych daje możliwość zapobiegania niebezpieczeństwu. Ma to szczególne znaczenie w przypadku już istniejącej zabudo-wy na zapleczu klifu lub w planowaniu zagospodarowania strefy nadbrzeża.

Oczywistą zaletą metody skaningu laserowego jest po-wtarzalność pomiarów i łatwość tworzenia baz danych prze-strzennych. Możliwość integracji z istniejącymi wynikami pomiarów fotogrametrycznych, uzyskanych na podstawie analizy zdjęć naziemnych i lotniczych, zapewnia ciągłość obserwacji w długim czasie.

Pracę wykonano w ramach badań statutowych PIG – PIB nr: 61.2706.1001.00.

Autorzy składają serdeczne podziękowania Panom Le-sławowi Milowi i Leszkowi Zaleszkiewiczowi za udział w pracach terenowych.

LITERATURA

BITELLI G., DUBBINI M., ZANUTTA A., 2004 — Terrestrial Laser Scanning and Digital Photogrammetry techniques to monitor landslide bodies. Preceedings of XX ISPRS Congress: 246–251.

BUCKLEY S.J., HOWELL J.A., ENGE H.D., KURTZ T.H., 2008 — Terrestial laser scanning in geology: data acquisition, pro-cessing and accuracy considerations. Jour. Geol. Soc., London, 165: 625–638.

FRANKOWSKI Z., GRANICZNY M., JUSZKIEWICZ-BED-NARCZYK B., KRAMARSKA R., PRUSZAK R., PRZE-ZDZIECKI P., SZMYTKIEWICZ M., WERNO M., ZACHO-WICZ J., 2009 — Zasady dokumentowania geologiczno-in-żynierskich warunków posadowienia obiektów budownictwa

morskiego i zabezpieczeń brzegu morskiego. Państw. Inst. Geol., Warszawa.

FURMAŃCZYK K., 1994 — Współczesny rozwój strefy brzego-wej morza bezpływowego w świetle badań teledetekcyjnych południowych wybrzeży Bałtyku. Rozpr. Stud., 161. Wyd. Uniw. Szczecińskiego, Szczecin.

HOBBS P., GIBSON A., JONES L., POULTON C., JENKINS G., PEARSON S., FREEBOROUGH K., 2010 — Monitoring co-astal change using terrestrial LIDAR. Geol. Soc., London, Spec. Publ., 345: 117–127.

KŁODA P., SUBOTOWICZ W., 1981 — Fotogrametryczny pomiar w badaniach brzegu morskiego. W: Mat. Sesji Nauk. „Geolo-

a tempo tego procesu jest zależne od intensywności abra-zji i podcinania czoła pozornie stabilnego osuwiska. Proces ten w przyszłości może być intensywniejszy i z pewnością doprowadzi do pogłębienia niszy osuwiskowej i kolejnego cofnięcia korony klifu.

Fig. 8. Profi le poprzeczne na podstawie chmur punktów obrazujące przesunięcia drzewostanu wraz z koluwium

we wschodniej części klifu

Cross-sections based on the point cloud data, illustrating displacement of the forest stand within the colluvium,

in the eastern part of the cliff


giczno-inżynierskie badania wybrzeża i dna Bałtyku Południo-wego” (red. W. Subotowicz): 248–257. Gdańsk.

MAJEWSKI A., DZIADZIUSZKO Z., WIŚNIEWSKA A., 1983 — Monografi a powodzi sztormowych 1951–1975. Wyd. Ko-munikacji i Łączności, Warszawa.

POULTON C.V.L., LEE J.R., HOBBS P.R.N., JONES L., HALL M., 2006 — Preliminary investigation into monitoring coastal erosion using terrestrial laser scanning: case study at Happis-burgh, Norfolk. Bull. Geol. Soc., 56: 45–64.

ROWLANDS K., JONES L., WHITWORTH M., 2003 — Photo-graphic Feature: Landslide laser scanning: a new look at an old problem. Quart. Jour. Engineer. Geol., 36: 155–158.

SIEFKO S., HACK R., 2004 — 3D Terrestial Laser Scanning as a new fi eld measurement and monitoring technique. W: Engi-neering geology for infrastructure planning in Europe (eds R. Hack, R. Azzam, R. Charlier): 179–189. Springer-Verlag, Ber-lin, Heidelberg.

SUBOTOWICZ W., 1982 — Litodynamika brzegów klifowych wybrzeża Polski. Ossolineum PAN, Wrocław–Warszawa–Kra-ków–Gdańsk.

SUBOTOWICZ W., 1991 — Ochrona brzegu klifowego na od-cinku Jastrzębia Góra–Rozewie. Inżynier. Mors. Geotechn., 4: 143–145.

SUBOTOWICZ W., 2000 — Badania geodynamiczne klifów w Polsce i problem zabezpieczenia brzegu klifowego w Jastrzę-biej Górze. Inżynier. Mors. Geotechn., 5: 252–257.

WERNO M., 2002 — Zabezpieczenie zbocza klifu w Jastrzębiej Górze. W: Geologia regionu Gdańskiego. Przewodnik 73 Zjaz-du Pol. Tow. Geol. (red. J. Zachowicz, R. Kramarska): 67–68. Państw. Inst. Geol., Gdańsk.

ZALESZKIEWICZ L., MASŁOWSKA M., KOSZKA-MAROŃ D., OLSZAK I., 2000 — Klif w Jastrzębiej Górze. W: Straty-grafi a czwartorzędu i zanik lądolodu na Pojezierzu Kaszubskim. VII Konferencja „Stratygrafi a plejstocenu Polski” (red. S. Uści-nowicz, J. Zachowicz): 117–119. Państw. Inst. Geol., Gdańsk.

SUMMARY

Since 2010, Polish Geological Institute – National Research Institute has implemented the technique of Terrestrial Laser Scanning in order to monitor geodynamical processes within the backshore part of the Polish coastal zone.

The case of Jastrzębia Góra cliff (133.90–134.55 km) is an example of a coastal zone segment under LiDAR surveil-lance, led by PGI – NRI. The above-mentioned cliff section is being protected by gabions. Moreover, western part of the cliff is being shielded by the crown-high Massive Cliff Sta-bilization System (MCSS).

Geological structure of the cliff is very diverse. Three layers of glacial till accompanied by clay, sand and silty sand have been recognized. Numerous groundwater seepages within the slope have been detected. This phenomenon, to-gether with clay layer impermeability are the main cause that triggers landslide development within the cliff.

Field surveying was carried out during fi ve sessions (30.04.2010, 30.07.2010, 18.11.2010, 26.11.2010 and 22.03.2011) using Riegl VZ-400 laser scanner. Precise spa-tial location was assured by Trimble R8 GNSS GPS, taking advantage of ASG-EUPOS differential corrections. Data processing was accomplished using RiScan PRO – Riegl VZ-400 dedicated software.

Within the analyzed area, based on the terrain characteris-tics and obtained results, three coast parts have been assigned:

1. The eastern part, protected with low gabion-band, sub-jected to intense mass loss in the past. During the survey period, retreat of the main scarp was not detected. However, trees displacement of 1.3 m was discovered within the col-luvium. It indicates the landslide main body seaward motion. The motion rate of apparently stable landslide foot depends on the intensity of undercutting by the sea.

2. The middle part is a classic landslide. Between May and July 2010 its dynamics was marginal. Small, up to 0.5 m changes, in the landslide surface were detected. Meanwhile, the landslide foot had advanced seawards, over gabion-band, which was unable to stop the land sliding process. Eventu-ally, 2 m thick layer of ground was deployed. Differential analysis had indicated land loss of 700 m3. Greater changes occurred during the following 8 months. The main scarp re-treated by 10 m. The colluvium advanced further seawards, and land loss due to abrasion has reached 3500 m3.

3. The western part includes 200 m long Massive Cliff Sta-bilization System. Measurements performed on 26.11.2010 and 22.03.2011 revealed a deformation of 50 m long section of western part of the MCSS, which subsided by nearly one meter and advanced seawards by 1.2 m.

Documents

ZASTOSOWANIE METODY NAZIEMNEGO SKANINGU LASEROWEGO …